燃煤发电机组能耗过高原因及节能改造研究

晨一新

（西山煤电（集团）有限责任公司，山西 太原030053）

0 引言

热力发电是现代电力生产方式之一，其利用燃烧产出热能后转变为电能，保持地区供电运输作业的稳定性。发电机组是热力发电的核心设备，其能耗系数不仅关系着电厂运营收益，也影响着地区实际供配电效率。为了避免能耗过高带来的不利影响，可根据实际情况对发电机组实施节能改造，创建更加优越的燃煤发电生产环境。节能改造不是盲目地调整机组运行结构，而是要根据发电厂现有的生产条件，建设符合厂内发电要求的节能控制平台。

1 燃煤发电机组原理及发展趋势

1.1 机组原理

燃煤发电改造带动着工业生产活动，使发电设备相关制造行业获得了显著发展，这与发电行业配套设施的进步有着密切关联。燃煤发电机组（图1）是电力生产的核心设备，其工作原理如下：将煤燃烧产生的热能通过发电动力装置（电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置等）转换成电能。

图1 燃煤机组结构

1.2 发展趋势

燃煤发电在国内已发展较长时间，也是电力生产最基本的模式。作为电力行业生产的主要方式，燃煤发电长期以来为国内用户提供了大量电能，保证了区域用电资源的可持续分配。发电机组是电厂建设与改造的重点对象，坚持机组结构与控制方式先进化改造，将成为燃煤发电机组发展的必然趋势。未来，从“节能、绿色、高效”等方面考虑，应综合提升燃煤发电机组的可操控性，降低燃煤机组运行阶段的能耗。因此，电厂要增加节能技术项目投资，将先进工艺设备用于机组能耗控制与调整，实现燃煤发电产业的绿色化、节能化。

2 燃煤发电机组能耗过高的原因

发电机组是发电厂的核心设备，既影响着电能生产效率，同时也对发电厂运营收益水平产生决定性作用。燃煤发电机是电力生产常用设备，以燃烧原理为基础产出能量作为发电来源，维持了区域用电生产一体化建设进程。受主客观因素影响，发电机组运行期间出现的能耗过高现象，导致了机组发电效能达不到预定水平，进而阻碍了发电厂日常发电作业状态，不利于区域用电的最优化运行。下面结合实践分析燃煤发电机组能耗过高的原因。

2.1 客观原因

燃煤发电机组是利用热能发电的生产设备，其内外结构性能对机组能耗有着直接影响，也是阻碍电力生产流程的一大因素。当前，国内燃煤发电机组主要由燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统等组成，若其中某个部分出现故障则会影响发电生产效率。例如，燃烧系统、汽水系统负责产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。燃煤发电示意图如图2所示，燃烧不足会减少蒸汽量，锅炉燃烧不充分会影响发电机运转效率，电气系统故障会影响热能与机械能的转换效率，这些都会提高机组的能耗系数。

图2 燃煤发电示意图

2.2 主观原因

除了发电机组设备外，发电厂日常生产与管理方式也会影响机组能耗，这是不可忽略的主观原因。首先，值班人员对发电机组的操控技能不足，实际操控缺乏专业知识为指导，导致机组运行阶段故障率偏高，阻碍了燃煤热能的产出量；其次，电站对机组设备缺少严格的管理措施，不注重机组维修维护、组件磨损、零件老化等问题，同样对机组能耗有直接影响。此外，设备更新、在线监控、故障防护等对机组能耗系数均有明显的影响。

3 新时期燃煤发电机组节能改造的措施

现代电力行业已步入新的发展阶段，节能降耗成为行业运营的先进思想，用其指导电力生产模式改革具有多方面意义，可全面提升电力行业的市场竞争力。为了解决燃煤发电机组能耗超标问题，企业要注重发电机组节能改造控制，以先进科技为支撑优化设备性能，共同创建现代化燃煤发电生产平台。笔者认为，发电机组节能改造措施包括优化管理、技术改造、设备升级、在线监测等多项内容，需技术人员按照电厂实际运行情况提出改造措施。

具体如下：

3.1 优化管理

新时代节能思想广泛应用于发电行业，燃煤机组改造需坚持集约化原则，合理应用节能技术，控制厂内的能耗量。发电厂拟定机组运行管理方案，可最大限度抑制各种能耗问题，维持机组处于相对高效的运行状态。一般来说，燃煤发电机组管理包括：开展专项监督工作，如合理安排发电机组开机组合、选择高质原煤作为燃料（表1）等，同时优化燃煤机组发电运行方式，科学提高燃煤机组发电负荷率；合理确定系统旋转备用容量，促进可再生能源消纳，促进节能减排和优化调度，实现资源优化利用。应用节能技术对发电厂燃煤发电机组运行进行优化管理，可明显降低电能消耗，构建节能化发电生产模式。

表1 煤料使用标准

3.2 技术改造

燃煤发电作为一种传统的发电方式也有其弊端和不足之处，如煤炭直接燃烧排放的SO2、NOx等酸性气体不断增长，使得我国的酸雨量增加，粉尘污染给人们的生活及植物的生长造成不良影响。因此，要不断改进燃煤发电生产方案，利用各种技术提高发电效率，减轻各种因素产生的能耗问题。例如，对烟尘采用脱硫除尘处理或改烧天然气，汽轮机改用空气冷却。燃煤发电是现代电力生产的主要形式，燃煤发电机组结构设计关系着作业效率。节能改造是发电工程规划改造的第一步，融入节能降耗思想对燃煤发电机组结构进行改良，可大大降低机组生产能耗，实现节能发电。

3.3 设备升级

重点推进现役燃煤发电机组大气污染物达标排放环保改造，燃煤发电机组必须安装高效脱硫脱硝和除尘设施，未达标排放的要加快实施环保设施改造升级，确保满足最低技术出力以上全负荷、全时段稳定达标排放要求。发电厂可定期检查设备运行状态是否符合标准，及时调整燃煤机组内外结构状态，对机组做好充分的结构改造计划，适应热力发电控制要求。节能理念贯穿于燃煤发电机组升级的全过程，可从工艺上改良发电机的配套设备，提高固有能源的综合利用率，如采用无功补偿装置、节能型配电变压器等。

3.4 在线监控

在线监控系统是发电厂主要监测装置，它能对燃煤发电机组的运行情况进行实时监控，从而及时发现机组存在的异常。工业计算机是监控系统的主控设备，计算机程序可定向收集机组数据，然后借助数字模型分析机组运行动态，从而提前做好节能降耗控制工作。随着生产规模的扩大化，煤电公司应增加技术项目投资，既考虑到燃煤发电生产需要，同时遵循电厂运行监测操作标准，安装高精度监测设备，以便及时掌控燃煤机组工作状态。例如，远程遥控是发电厂内区域监控的常用技术，由远程网络、摄像头等构成定向监控平台，24h传递机组工作数据，为值班人员监控分析提供真实依据。

4 结语

发电机组是电气工程的重要组成部分，也是发电厂负责电能生产的主要设备，对其实施改造可体现出节能技术的应用优势。随着国内用电需求持续增加，燃煤发电机组在普及应用过程中也出现一些问题，尤其是机组能耗系数偏大造成的各种生产问题，阻碍了发电厂生产计划的有序实施，影响了企业最终的运营收益。分析发电机组能耗问题，应从主客观条件展开研究，总结符合燃煤机组运行实况的影响因素，为机组节能控制提供科学依据，这样才能建立更适应时代需求的燃煤发电模式。

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